APLICACIÓN DE NEPLAN EN EL CÁLCULO ICC T10726CAP4

CAPÍTULO IV

4. APLICACIÓN DE NEPLAN EN EL CÁLCULO DE

CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO

4.1. INTRODUCCIÓN [17]

NEPLAN es un software de análisis de sistemas de potencia amigable para el

usuario e integrado para Redes Eléctricas de Transmisión, Distribución e

Industriales, incluye Flujo de Potencia Óptimo, Estabilidad Transitoria (RMS y

EMT), Análisis de Confiabilidad, Mantenimiento Centralizado en la Confiabilidad

(RCM), Cortocircuitos y muchos más.

NEPLAN se lo utiliza para el análisis, planeamiento, optimización y administración

de redes de potencia. De manera rápida y eficiente pueden ser ingresadas,

calculadas y evaluadas redes eléctricas para todos los niveles de voltaje con

cualquier número de nodos.

Puesto que la finalidad de este trabajo es el análisis de cortocircuitos para el

Sistema Nacional Interconectado, se considera necesario en forma previa

describir la metodología que emplea el módulo de cortocircuitos de NEPLAN para

el cálculo de las corrientes de cortocircuito.

El comportamiento de un sistema de potencia durante un cortocircuito se puede

representar por medio de una red equivalente, formada por una fuente de voltaje

de pre falla V0k y la impedancia de la red Zkkj, para las componentes de secuencia

positiva, negativa y cero, en el nodo bajo falla. Los elementos que alimentan las

fallas, tales como equivalentes de red, generadores y motores asincrónicos, se

modelan mediante una impedancia Ze y su fuente de voltaje (EMF). Durante los

cálculos, estos elementos se representan mediante fuentes equivalentes de

corriente.

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Al asumir una estructura y una alimentación simétricas del sistema de potencia,

las componentes simétricas solamente se interconectan en el punto de falla. La

interconexión se define por medio de las ecuaciones de falla, las cuales dependen

del tipo de cortocircuito:

4.1.1. CORTOCIRCUITO TRIFÁSICO [17]

Corresponde a un cortocircuito entre las tres fases en forma simultánea.

Zk

VIk k0''

1=

0

0

''

0

''

2

=

=

Ik

Ik

(4.1)

donde:

V0k, Voltaje de operación o voltaje de pre falla en el nodo bajo falla k.

Ik1, corriente de secuencia positiva

Ik2, corriente de secuencia negativa

Ik0, corriente de secuencia cero

Zk , impedancia de red en el nodo bajo falla

El conjunto de ecuaciones 4.1., indican las fórmulas para el cálculo de las

corrientes de secuencia positiva, negativa y cero ante una falla trifásica.

4.1.2. CORTOCIRCUITO MONOFÁSICO A TIERRA [17]

Corresponde a un cortocircuito entre una fase y tierra.


''

1

''

0

''

1

''

2

021

''

1

0

IkIk

IkIk

ZkZkZk

VIk k

=

=

++=

(4.2)

donde:







corrientes de secuencia positiva, negativa y cero ante una falla monofásica a

tierra.

4.2.2. CORTOCIRCUITO BIFÁSICO [17]

Corresponde a un cortocircuito entre dos fases sin contacto con tierra.

0

0

''

0

''

1

''

2

21

''

1

=

−=

+=

Ik

IkIk

ZkZk

VIk k

(4.3)

donde:








corrientes de secuencia positiva, negativa y cero ante una falla bifásica.

4.3.2. CORTOCIRCUITO BIFÁSICO A TIERRA [17]

Las ecuaciones 4.4., muestran las fórmulas utilizadas para determinar las

corrientes de cortocircuito de secuencia positiva, negativa y cero ante un

cortocircuito bifásico a tierra.

02

2''

1

''

0

02

0''

1

''

2

02021

02''

1

.

.

).(

).(0

ZkZk

ZkIkIk

ZkZk

ZkIkIk

ZkZkZkZkZk

ZkZkVIk k

+−=

+−=

⋅++

+=

(4.4)

donde:

V0k: Voltaje de operación o voltaje de pre falla en el nodo bajo falla k.

Zkkj: Impedancia de la red en el nodo bajo falla de secuencia positiva

(i=1), negativa (i=2) y cero (i=0).

4.2. MÉTODOS DE CÁLCULO [17]

El módulo de cortocircuitos de NEPLAN dispone de los siguientes métodos de

cálculo:

- IEC60909 2001

Cálculo de Ik" según IEC 60909.


- IEC909 1988

Cálculo de Ik" según IEC 909, norma que ya no es utilizada.

- Superposición Sin Flujo de Carga

Cálculo según el método de superposición sin los voltajes de pre-falla del Flujo de

Carga. Los EMF son 1.1*Vn.

- Superposición Con Flujo de Carga

Cálculo según el método de superposición con los voltajes de pre-falla del Flujo

de Carga. Se realiza un cálculo de Flujo de Carga antes de hacer el cálculo de

Cortocircuito.

Los métodos de superposición con y sin flujo de carga no son métodos que

utilicen algoritmos de cálculo que provengan de estándares o normas.

- ANSI C37.10

Realiza el cálculo según la norma ANSI/IEEE C37.010-1979.

- ANSI C37.13

Se realiza el cálculo según la norma ANSI/IEEE C37.013-1997.

Dependiendo del método de cálculo, el voltaje de pre falla V0k será:

§ Calculado con la ayuda de fuentes de corriente y las corrientes de los

elementos de alimentación Ie (método de Superposición).

§ Ajustado por definición (IEC909, ANSI/IEEE).

Las corrientes de los elementos de alimentación Ie, en el método de

superposición, se calculan como Ie = FEM / Ze. Donde Ze es la impedancia interna


de los elementos de alimentación. Los voltajes de prefalla V0 se pueden calcular a

partir de la ecuación de red V = Y-1 * Ie. El voltaje de prefalla del nodo k es V0k.

El voltaje interno (FEM) de los elementos que alimentan la falla puede ser:

§ El voltaje nominal de los nodos del sistema como valor de ajuste (Método

de Superposición sin FC); ó

§ Calculado a partir de los resultados de Flujo de Carga. El cálculo se hará

con la ayuda de los voltajes y potencias complejas en los nodos. (Método

de Superposición con FC).

El método IEC909 ajusta por definición los voltajes de prefalla en los nodos bajo

falla a V0k = c·Vn, por lo cual las corrientes de alimentación Ie, se ajustan en cero.

El factor de voltaje c depende del voltaje nominal del sistema en el punto de

localización de la falla y está definido por norma. El factor c puede ser ajustado

automáticamente por el programa.

El método ANSI/IEEE ajusta por definición el voltaje de prefalla en el nodo bajo

falla a V0k= Eoper, y las corrientes de alimentación, Ie, se ajustan en cero. El

valor Eoper es un valor de entrada y es el mayor voltaje de operación, en p.u., en

el nodo bajo falla.

Para calcular la capacidad de interrupción de un interruptor, la corriente se debe

multiplicar por un factor, el cual es función de la relación X/R en el punto de falla.

Las impedancias de red Zkk1, Zkk2 y Zkk0 se pueden calcular a partir de las

ecuaciones de red V = Y-1•I del sistema de secuencia positiva, negativa y cero.

Dependiendo del método utilizado, la matriz Y toma diferentes valores:

§ Según el método de Superposición, todos los elementos se toman en

cuenta en los cálculos.


§ El método IEC recomienda despreciar todas las admitancias en paralelo de

secuencia positiva. Adicionalmente se corrigen las impedancias de los

elementos de alimentación de las fallas.

§ La norma ANSI/IEEE dice que se deben construir tres matrices-Y

diferentes de secuencia positiva para poder calcular las corrientes Ik" (0.5

ciclos), Ia (x ciclos) e Ik (30 ciclos). Las impedancias de los generadores y

motores se deben corregir para las tres matrices. Las cargas se

desprecian. Las impedancias de secuencia negativa y cero no se corrigen.

Para obtener la relación X/R se construyen por separado dos matrices de

admitancia nodal (de secuencia positiva y cero) considerando solamente la

parte resistiva de la red.

Las corrientes típicas de cortocircuito son: la corriente pico, la corriente de

interrupción, la corriente de estado estable y la corriente térmica. Las normas IEC

y ANSI/IEEE indican el procedimiento para calcular estas corrientes a partir de la

corriente de cortocircuito inicial.

4.2.1. COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS [17]

El método de Superposición es el método más preciso si se conocen los voltajes

de pre-falla. Es difícil conocer los voltajes antes del cortocircuito, especialmente

en la etapa de planeamiento, donde los resultados de Flujo de Carga sólo pueden

ser aproximados. Más aún, es difícil hallar los resultados de Flujo de Carga que

producen las corrientes de cortocircuito máximas y mínimas en los diferentes

puntos del sistema.

Este módulo suministra un método de superposición simplificado. Las fuentes

internas de voltaje (FEM) se ajustan al 110% del voltaje nominal del sistema para

los elementos que alimentan la falla. Por lo tanto, se asume una caída de voltaje

del 10% entre el voltaje terminal y el voltaje interno para operación normal. Para el


método de superposición exacto, se debe calcular un Flujo de Carga antes de

realizar los cálculos de Cortocircuito.

Los métodos IEC y ANSI/IEEE son métodos simplificados que se pueden utilizar

para calcular las corrientes de cortocircuito. Estos tienen la ventaja de que no se

requieren conocer los voltajes de pre-falla para obtener resultados precisos. Las

corrientes calculadas son conservadoras (están en el lado seguro). El cálculo se

realiza de acuerdo a una norma internacional.

Se deben calcular las corrientes de cortocircuito de acuerdo a la norma IEC o

ANSI/IEEE, especialmente cuando se requieren obtener las corrientes pico,

corrientes de interrupción y corrientes de estado estable de un sistema eléctrico

de potencia. Para calcular los voltajes durante un cortocircuito (voltajes después

de ocurrida la falla) se debe utilizar el método de Superposición.

4.3. RESULTADOS DEL NEPLAN PARA LA NORMA IEC 60909

4.3.1. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO INICIAL [17]

Esta corriente se puede calcular de acuerdo a la norma IEC o al método de

superposición. Las corrientes de falla en las fases se calculan haciendo uso del

método de componentes simétricas.

4.3.2. POTENCIA DE CORTOCIRCUITO INICIAL [17]

La potencia de cortocircuito inicial se calcula dependiendo del tipo de falla:

Falla simétrica:

'''' 3 IkVnSk ⋅⋅= (4.5)

Falla asimétrica y especial:

3/'''' IkVnSk ⋅= (4.6)

Vn es el voltaje nominal del sistema.


4.3.3. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO [17]

La corriente pico Ip es el mayor valor instantáneo posible de la corriente de

cortocircuito y depende de la relación R/X. Esta se puede calcular de acuerdo a la

norma IEC, de la siguiente manera:

''2 Ikip ⋅⋅= κ (4.7)

Donde:

X

Rekappa .98.002.1 3−+=

Para calcular la relación R/X se utiliza el método de la frecuencia equivalente, lo

que significa que se debe utilizar la siguiente expresión R/X=Rc/Xc·(fc/f). Rc y Xc

son la resistencia y reactancia equivalente en el punto de falla a la frecuencia

equivalente fc. Zc = Rc + j·2·Pi·fc·Lc, es la impedancia vista desde el punto de

falla si se aplica una fuente de voltaje equivalente como el único voltaje activo a la

frecuencia fc = 20Hz (para frecuencia del sistema f = 50Hz) o fc = 24Hz (para

frecuencia del sistema f = 60Hz).

Para calcular las corrientes en las ramas se debe utilizar la relación R/X de las

ramas o del punto de falla, dependiendo de la entrada de los parámetros de

cálculo.

4.3.4. CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN DE CORTOCIRCUITO [17]

La corriente de interrupción Ib para las máquinas sincrónicas se calcula como:

''IkIb ⋅= µ (4.8)

El factor μ (mue) se calcula de acuerdo a la norma IEC y es una función de la

relación Ik"/IrG y de la temporización mínima tmín de los interruptores (Ik":

corriente de cortocircuito inicial; IrG: corriente nominal).

Para motores, la corriente de interrupción Ib es


''IkqIb ⋅⋅= µ (4.9)

El factor μ se puede calcular de forma análoga a la anterior. El factor q es una

función de la relación m = P/p (P: potencia activa nominal; p: número de pares de

polos) y de la temporización mínima de los interruptores.

Dependiendo del tipo de red, la corriente de interrupción en el punto de falla se

calcula como:

4.3.4.1. CC en una Red Enmallada [17]

( )

⋅⋅−⋅∆−⋅−⋅∆⋅

⋅−= ∑ ∑

'''''''''' )1(13

ji j

jjjiii IkMqVMIkGVGVnc

IkIb µµ (4.10)

Donde:

c·Vn/√3: Fuente equivalente de voltaje en el punto de falla

Ik": Corriente inicial de cortocircuito

ΔVG"i, ΔVM"j: Diferencias en el voltaje inicial en el punto de conexión de la

máquina sincrónica i y de la máquina asincrónica j

IkG"i, IkM"j: Corriente de cortocircuito inicial de la máquina sincrónica i y

de la máquina asincrónica j

4.3.4.2. CC alimentado desde Fuentes no Enmallada [17]

∑=i

iIbIb (4.11)

Ibi representa la corriente de interrupción del elemento activo i, el cual está

conectado al nodo bajo falla.


4.3.4.3. CC con Alimentación Simple [17]

iIbIb = (4.12)

Ibi representa la corriente de interrupción del elemento activo i, el cual está

conectado al nodo bajo falla.

Cuando se calculan fallas especiales o asimétricas, se considera Ib = Ik".

Comentario: El programa determina el tipo de red.

4.3.5. CORRIENTE DE ESTADO ESTACIONARIO [17]

La corriente de estado estacionario se calcula dependiendo del tipo de red:

4.3.5.1. CC en una Red Enmallada [17]

Ik en el nodo bajo falla:

OMIkIk ''= (4.13)

Ik"OM es la corriente de cortocircuito inicial sin considerar la contribución de los

motores

4.3.5.2. CC Alimentado desde Fuentes no Enmalladas [17]


∑=i

iIkIk (4.14)

Iki es la corriente de estado estable del elemento i conectado al nodo bajo falla.


4.3.5.3. CC con Alimentación Simple [17]


iIkIk = (4.15)

Iki es la corriente de estado estable del elemento i conectado al nodo bajo falla.

Cuando se calculan fallas especiales y asimétricas, se toma Ib = Ik".

La corriente de estado estable de una máquina sincrónica, Ik, para una red con

alimentación simple, se calcula como:

IrGIk ⋅= λ (4.16)

El factor λ es una función de Xdsaturada, Vfmáx/Vfr, Ik"/IrG y del tipo de máquina (de

polos salientes o cilíndricos). Estos parámetros son valores de entrada excepto la

corriente de cortocircuito inicial Ik". IrG es la corriente nominal de la máquina. Se

puede calcular un factor λ�mínimo o máximo, Ik’’ mínima, Ik’’ máxima e Ik’’ de

estado estacionario.

4.3.6. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO TÉRMICA [17]

La corriente de cortocircuito térmica se calcula como:

nmIkIth +⋅= '' (4.17)

El factor m toma en cuenta la influencia térmica de la componente no periódica de

la corriente de cortocircuito, y el factor n la influencia térmica de la componente

alterna de la corriente de cortocircuito. El factor m es una función de “kappa” y de

la duración de la corriente de cortocircuito Tks. El factor n es una función de la

relación Ik"/Ik, el factor kappa y de la duración de la corriente de cortocircuito.


4.3.7. COMPONENTE DC DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO [17]

La componente D.C. de la potencia de cortocircuito se calcula como:

XRtfDC eIki /2''2 ⋅⋅−⋅⋅= π (4.18)

donde f es la frecuencia, t es la duración del cortocircuito y R/X es la relación

entre la parte real y la imaginaria de la impedancia. La relación R/X se calcula de

acuerdo al método de frecuencia equivalente.

4.3.8. CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN ASIMÉTRICA [17]

La corriente de interrupción asimétrica se calcula como:

22DCasi iIbI += (4.19)

Donde Ib es la corriente de interrupción e iDC la componente D.C. de la corriente

de cortocircuito.

4.4. NORMA ANSI C37.013 [17]

En esta norma, el cálculo de cortocircuito se lleva a cabo considerando los

generadores en la red con sus corrientes. Estas corrientes se calculan mediante

las siguientes fórmulas:

Corriente de cortocircuito simétrica de la fuente de generación

+

−+

−

⋅= −−

d

Tt

dd

Tt

dd

rmssimgenfuenteX

eXX

eXXV

PI dd

11111

3

''' /

'

/

'''___ (4.20)


Corriente de cortocircuito asimétrica de la fuente de generación

ddd Tt

dd

Tt

dd

Tt

dd

asimgenfuente eX

tX

eXX

eXXV

PI /

''

/

'

/

'''__

1cos

11111

3

2 ''' −−− −⋅

+

−+

−

⋅

⋅= ω

(4.21)

Donde P es potencia nominal, V es máximo voltaje nominal y Xd son los valores

de reactancia del generador en p.u.

4.4.1. CORRIENTES ANSI/IEEE [17]

De acuerdo a la norma ANSI/IEEE, las corrientes se calculan con el fin de

seleccionar interruptores.

• Corriente simétrica de 0,5 ciclos Ik"

• Corriente asimétrica de 0,5 ciclos Iasi

• Corriente simétrica de interrupción de x ciclos Ia (x: valor de entrada, p.e. 3,

4, 5, 8)

• Corriente de estado estacionario Ik (30 ciclos)

Para los tres tiempos (0,5, x, 30 ciclos) se debe construir una red separada.

Todos los voltajes de falla se presentan para la red de 0,5 ciclos.

4.4.1.1. Corriente Simétrica de 0.5 Ciclos [17]

La corriente se calcula como se indica a continuación (cc trifásico):

1

''1

Zk

EIk

oper= (4.22)


La impedancia en el punto de ubicación de la falla Zk1 se puede hallar a partir de

la matriz compleja Y del sistema de secuencia positiva. La matriz Y es diferente a

la utilizada en la norma IEC909.

4.4.1.2. Corriente Asimétrica de 0,5 Ciclos [17]


XRoperXRtfopere

Zk

Ee

Zk

EIasi /2

1

/4

1

''

1 20.1*20.1* ⋅⋅−⋅⋅⋅− ⋅+=⋅+= ππ (4.23)

La impedancia en el punto de ubicación de la falla, Zk1, se puede hallar a partir de

la matriz compleja Y del sistema de secuencia positiva, en forma similar a Ik".

La relación X/R también se puede hallar de la matriz Y. f es la frecuencia de la

red, t = 0.5 / f, el tiempo.

4.4.1.3. Corriente de Interrupción Simétrica (Corriente de x ciclos) [17]


1Zki

EfccIa

oper⋅= (4.24)


la matriz compleja Y del sistema de secuencia positiva, la cual es diferente a la

utilizada para el cálculo de Ik". El factor fcc se puede calcular con la ayuda de X/R

y de la relación Zki1/R, del tipo de red (generador cercano o lejano) y del tipo de

cortocircuito (falla simétrica o asimétrica). El valor de la resistencia R se halla a

partir de una matriz Y aparte que contiene solamente la parte resistiva de la red.

El programa presenta el valor E/Z como:

1Zki

EIa

oper= (4.25)


4.4.1.4. Corriente Simétrica de Estado Estacionario (30 Ciclos) [17]


1Zkk

EIk

oper= (4.26)


la matriz compleja Y del sistema de secuencia positiva, la cual es diferente a la

utilizada para el cálculo de Ik" e Ia.

4.5. MODELO DE ENTRADA DE ELEMENTOS EN EL

PROGRAMA NEPLAN [17]

Uno de los objetivos específicos de este estudio, constituye la implementación de

la base de datos para el módulo de corto circuitos del software NEPLAN, a fin de

que este estudio contribuya adicionalmente, con la información suficiente para

que el CONELEC pueda hacer uso de esta herramienta en sus análisis y

proyectos específicos.

4.5.1. MÁQUINA SINCRÓNICA [17]

Los parámetros necesarios para ingresar al sistema una máquina sincrónica o

generador requeridos para el cálculo de cortocircuito en NEPLAN son:

Vr: Voltaje nominal en kV

Sr: Potencia nominal en MVA

Pr: Potencia activa en MW

Cos(phi): factor de potencia

Vfmax/Vfr: Relación del voltaje de excitación máximo posible a la excitación

nominal a factor de potencia y carga nominales.

Xd sat. : Reactancia sincrónica en % con respecto a Sr y Vr (valor saturado).

Xd’ sat. : Reactancia transitoria saturada en % con respecto a Sr y Vr.


Xd” sat. : Reactancia subtransitoria saturada en % con respecto a Sr y Vr.

RG: Resistencia equivalente del generador en Ohm. RG se toma en cuenta en el

cálculo de todas las corrientes excepto para el de la corriente pico ip.

X(2): Reactancia de secuencia negativa, la cual está dada por x(2) = 0.5(xd” +

xq”) en % con respecto a Vr y Sr. Valor recomendado: x(2) = xd”.

X(0): Reactancia de secuencia cero de la máquina sincrónica en % con respecto a

Sr y Vr. Valor típico: x(0) = (0.4 ⋯ 0.8) xd”.

La Figura 4.1. presenta el cuadro de diálogo que utiliza NEPLAN para el ingreso

de los parámetros de las máquinas sincrónicas.

Figura 4.1. Cuadro de diálogo de una máquina sincrónica en NEPLAN

NEPLAN considera a la máquina sincrónica para su modelación como una

resistencia conectada a una reactancia. La Figura 4.2. muestra el modelo de una

máquina sincrónica para cálculos de cortocircuito.


Figura 4.2. Modelo de una máquina sincrónica para cálculos de cortocircuito en NEPLAN

Internamente el módulo de cortocircuitos de NEPLAN, realiza los cálculos de los

parámetros del modelo de secuencia positiva, negativa y cero, que se calculan

como se indica a continuación:

Secuencia Positiva

R = Rf R = Rf

X = xd"·Vr�/(100·Sr)

Secuencia Negativa

R = Rf

X = x(2)·Vr�/(100·Sr)

Secuencia Cero

R = Rf + 3. RE

X (0) = x(0)·Vr�/(100·Sr)

X = X(0) + 3.XE

La siguiente figura muestra el modelo de secuencia positiva del transformador

para los cálculos de cortocircuito.


Figura 4.3. Modelo de Secuencia Positiva del Transformador para cálculos de cortocircuito en NEPLAN

4.5.2. TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS [17]

El modelo de secuencia cero del transformador depende del grupo vectorial

Los parámetros necesarios para realizar los cálculos de cortocircuito son los

mostrados en la Figura 4.4.

Vn1 : Voltaje nominal del nodo del devanado primario

Vn2 : Voltaje nominal del nodo del devanado secundario

Vr1, Vr2: Voltaje nominal de los devanados primario y secundario, con base en la

relación de transformación.

Sr: Potencia nominal en MVA

R(1): Pérdidas nominales en el cobre de secuencia positiva en los devanados 1 y

2 en % con respecto a Sr y Vr1 para tap = tap nominal.

Zcc(1): Voltaje de cortocircuito nominal de secuencia positiva en % con respecto a

Sr y Vr1 para tap = tap nominal.

R(0): Pérdidas nominales en el cobre de secuencia cero en los devanados 1 y 2

en % con respecto a Sr y Vr1 para tap = tap nominal.

Zcc(0): Voltaje de cortocircuito nominal de secuencia cero en % con respecto a Sr

y Vr1 para tap = tap nominal.

I0: Corriente de circuito abierto en % con respecto a Sr y Vr1.

Unidad Transformadora: indica si el transformador forma parte o no de una unidad

generadora.


Grupo Vectorial: Conexiones de los devanados en los nodos 1 y 2. El valor por

defecto es YD.05. Los grupos vectoriales típicos se pueden seleccionar de una

lista.

Figura 4.4. Cuadro de diálogo de un transformador de dos devanados en NEPLAN

4.5.3. TRANSFORMADOR DE TRES DEVANADOS [17]

Los parámetros a considerar en los transformadores de tres devanados para el

cálculo de cortocircuitos en NEPLAN, son:

Vn1: Voltaje nominal del nodo del devanado primario

Vn2: Voltaje nominal del nodo del devanado secundario


Vn3: Voltaje nominal del nodo del devanado terciario

Vr1, Vr2: Voltaje nominal de los devanados primario, secundario y terciario, con

base en la relación de transformación.

Sr12, Sr23, Sr31: Potencia nominal en MVA

12: primario – secundario

23: secundario – terciario

31: terciario – primario

Rr(1)12, 23, 31: Pérdidas nominales en el cobre de secuencia positiva en % con

respecto a Sr12, Sr23, Sr31 y Vr1, Vr2 y Vr3.

Zcc(1)12, 23, 31: Voltaje nominal de cortocircuito de secuencia positiva con

respecto a Sr12, Sr23, Sr31 y Vr1, Vr2 y Vr3.

Zcc(0)12, 23, 31: Voltaje nominal de cortocircuito de secuencia cero con respecto

a Sr12, Sr23, Sr31 y Vr1, Vr2 y Vr3.

La Figura 4.5 muestra el cuadro de diálogo con los parámetros necesarios a

ingresar en el cálculo de cortocircuitos que utiliza NEPLAN para transformadores

de tres devanados.


Figura 4.5. Cuadro de diálogo de un transformador de tres devanados en NEPLAN

4.5.4. LÍNEAS [17]

Los parámetros a considerar en las líneas para el cálculo de cortocircuitos en

NEPLAN, son:

Longitud: Longitud de la línea en km.

Unidades: Unidades para los valores de entrada siguientes. Las unidades

utilizadas para este estudio son:

- Ohm/km

R(1) : Resistencia de secuencia positiva en Ohm/km

R(0): Resistencia de secuencia cero en Ohm/km

X(1): Reactancia de secuencia positiva en Ohm/km

X(0): Reactancia de secuencia cero en Ohm/km

C(1): Capacitancia de secuencia positiva en μF/km


C(0): Capacitancia de secuencia cero en μF/km

G(1): Conductancia de secuencia positiva en μS/km

B(0): Susceptancia de secuencia cero en μS/km

B(1): Susceptancia de secuencia positiva en μS/km

4.5.4.1. DESCRIPCIÓN DEL MODELO (LÍNEA) [17]

La Figura 4.6. muestra el modelo de una línea que utiliza NEPLAN para el cálculo

interno que este paquete computacional realiza con el módulo de cortocircuitos.

Figura 4.6. Modelo de una línea en NEPLAN


Figura 4.7. Cuadro de diálogo de una línea en NEPLAN

La Figura 4.7. muestra el cuadro de diálogo para el ingreso de una línea con los

parámetros utilizados en el cálculo de cortocircuitos.

Después de realizados los cálculos, los resultados se presentan automáticamente

en el diagrama unifilar.

Los resultados que se obtienen luego de realizar las simulaciones en NEPLAN

son:

Ik”: Corriente inicial de cortocircuito, en el sistema de fases

Ang Ik”: Angulo de Ik”, en el sistema de fases.

ip: Corriente pico en magnitud (kA), en el sistema de fases.

Ib: Corriente de interrupción.

Ik: Corriente de estado estable.

Ith: Corriente de cortocircuito térmico (kA).


iDC: Componente D.C. de la corriente de cortocircuito en (kA), en el sistema de

fases.

Sk”: Potencia de cortocircuito, en el sistema de fases.

Cuando se realizan los cálculos de acuerdo a la norma ANSI/IEEE, solamente se

presentan los voltajes de la red de 0.5 ciclo, es por este motivo que para el

estudio de cortocircuitos a nivel de 138 kV y 230 kV se opta más bien por el

método IEC 60909, que provee de los resultados adecuados para determinar el

equipo de seccionamiento asociado con los nodos bajo falla a proteger.

El tipo de falla y el método por el cual se desea realizar el cálculo, están

disponibles a elección del usuario.

4.5.5. EQUIVALENTE DE RED [17]

Para la simulación del Sistema Nacional Interconectado en NEPLAN, es

necesario considerar al sistema colombiano como un equivalente de red en la

subestación Jamondino 230 kV. Los parámetros de este equivalente de red se

resumen en la Tabla 4.1., las impedancias de secuencia positiva, negativa y cero,

las corrientes y potencias de cortocircuito, corrientes pico de cortocircuito para

máxima y mínima generación del sistema eléctrico colombiano.

La Figura 4.8., muestra la representación en NEPLAN del equivalente de red del

sistema eléctrico colombiano en la subestación Jamondino 230 kV.


Figura 4.8. Representación en NEPLAN del equivalente de red del sistema colombiano

Este equivalente de red y sus parámetros consideran las condiciones normales de

disponibilidad y maniobra de los elementos de compensación asociados a esta

subestación.

I"k Sk" ip Rk0 Xk0 Rk1 Xk1 Rk2 Xk2 kA MVA kA Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm

Máxima Generación

A�o 2011 3,174 1209,486 7,805 7,68 52,107 4,477 43,628 4,164 44,174 A�o 2007 2,518 959,374 6,175 8,851 70,929 5,748 54,964 5,38 55,606

Mínima Generación

A�o 2011 3,083 1174,703 7,852 7,557 43,573 4,307 44,955 4,054 44,759 A�o 2007 2,143 816,595 5,291 8,177 68,656 6,421 64,609 6,109 53,912

Tabla 4.1. Parámetros del equivalente de red para máxima y mínima generación del sistema

eléctrico colombiano en la barra Jamondino 230 kV.

La Figura 4.9., muestra el cuadro de diálogo de los parámetros que requiere el

equivalente de red en NEPLAN para el cálculo de cortocircuitos.


Figura 4.9. Cuadro de diálogo del equivalente de red en NEPLAN para demanda mínima


APLICACIÓN DE NEPLAN EN EL CÁLCULO ICC T10726CAP4

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